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Mikrodisplays Einstieg

Klein aber fein – Mikrodisplays erobern den Consumer-Markt

Ob Kleinstbildschirme für die Westentasche, Großanzeigen für das Handgelenk oder riesige Bilder aus Miniprojektoren, die Versprechungen der Micro-display Industrie lässt vieles erwarten. Zum Einsatz kommen hier die verschiedensten Technologien und Entwicklungsansätze, welche die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche ermöglichen. Für den Endverbraucher bleibt die «Qual der Wahl» bei der Suche nach dem richtigen Display.

Mikrodisplay

Mikrodisplay

Dies sind kleinste hochauflösende Displays, welche zusammen mit einer Vergrößerungsoptik verwendet werden.

© Micro Display, Inc

Während elektronische Komponenten immer kompakter und leichter werden gilt dies nicht für die Displays selbst. Diese werden immer größer, verbrauchen mehr Energie und werden dadurch immer kostspieliger. Die Hersteller für Displays haben hinsichtlich der Größen- und Kostenfaktoren aber nur wenig Spielraum, da der Endverbraucher nach immer helleren, farbigeren, konstrastreicheren und größeren Anzeigen, egal ob bei Handys, Palms, Notebooks, Monitoren oder Fernsehgeräten, verlangt. Einen möglichen Ausweg aus diesem Dilemma könnten die Mikro-Displays (MDs) liefern. Wodurch unterscheiden sich diese nun von den anderen Displaytypen?

Was sind Mikrodisplays?

Es gibt viele Definitionen für MD, eine davon lautet: «Mikrodisplays sind so klein, dass sie ohne optische Vergrößerung nicht sinnvoll nutzbar sind». Zusammen mit einem Linsensystem allerdings, zaubern diese briefmarkengroßen Displays Bilder hervor, die herkömmliche Anzeigen in Sachen Fläche und Auflösung eindeutig übertreffen. Noch dazu verbrauchen diese weniger Leistung und können dadurch die Laufzeit von Endprodukten erheblich steigern und ihr Gewicht reduzieren insbesondere bei Mobilgeräten. 1

MD erlangen seit etwa zehn Jahren zunehmend an Bedeutung. Besonders digitale Projektoren sind durch den Einsatz von Mikrodisplays erst realisierbar und die Qualität mancher Flachfernsehgeräte (Rückprojektion) wäre ohne diese Bauteile nicht möglich. Auch Anwendungen in Brillen und Sehhilfen, z.B. in der Medizin und Technik, sowie die Spielewelt mit Cyberspace und die virtuelle Navigation profitieren von dieser Entwicklung. MD zeichnen sich durch das Verhältnis von geringer physikalischer Abmessung zu einem hohen Informationsgehalt, sprich Auflösung, aus. Ab einer Diagonale kleiner etwa 1,5" trifft die Bezeichnung Miniaturdisplay zu.

MD sind zwar klein, doch sie besitzen eine sehr große Pixeldichte. So zeigt ein hochauflösendes Vollfarbdisplay bis zu 2000 lpi (lines per inch). Zum Vergleich erreichen herkömmliche Displays (CRTs und LCDs) derzeit im Durchschnitt maximal 80 bis 100 lpi. Damit sind die Bilder der kleinen Displays natürlich prädestiniert für vergrößerte Darstellungen. Die Werte der Pixelauflösung liegen oberhalb von QVGA (320 x 240), wobei Beamer heute mit Auflösungen von bis zu 1400 x 1050 Bildpunkten angeboten werden.

Einteilung der Mikrodisplays

Die Klasse der MDs kann in zwei große Gruppen eingeteilt werden

  • Licht modulierende Displays wie LCDs oder die digitalen Mirror Devices, welche mittels separater Lichtquelle be- oder
    durchleuchtet werden.
  • Licht emittierende Displays wie die VFDs oder OLEDs. Auf Grund ihrer aktiven Lichterzeugung weisen sie einen schlechteren Wirkungsgrad auf als die zuerst genannte
    Kategorie, können aber Vorteile bei Kontrast und Blickwinkel besitzen. 2

Technologien

Durch die steigende Nachfrage im Bereich der Mobiltelefone, der
PDAs (Personal-Digital-Assistants) und der Minibildschirmsysteme nimmt die Nachfrage nach Mini- und Mikrodisplays stetig zu. Bei den Mikrodisplays, handelt es sich beispielsweise um ELDs (Electro-Luminescence-Displays), um LCDs (Liquid-Crystal-Displays) oder um so genannte MEMS (Micro-Electronic-Mechanical-Systems). Zu diesen zählen insbesondere die digitalen Mikrospiegel-Bauelemente (Digital-Micro-Displays). Für die Ansteuerung wird auf Grund des allgemein geringen Platzangebotes standardmäßig die CMOS-Technik (Complementary-Metal-Oxide-Silicon) als Aktivmatrixansteuerung verwendet, bei der die Bildpunkte (Pixel) durch je einen eigenen Transistor am Pixel direkt angesteuert werden. Neuere Entwicklungen verwenden jedoch mittlerweile die in der Herstellung günstigeren Passivmatrixansteuerungen, bei denen die Ansteuerung durch eine Zeilen- und Spaltenansteuerung erfolgt. 3

Einsatzgebiete

Mikrodisplays sind kleinste hochauflösende Displays, welche zusammen mit einer Vergrößerungsoptik verwendet werden. Diese "Nicht-Direktsicht" Geräte werden typischerweise in Projektionssystemen, wie beispielsweise in tragbaren Projektoren, Rückprojektions-TVs, Display Bildsucher in Videokameras oder Head-Mounted-Display (HMD) Systemen eingesetzt. Letzere werden auch als Near-To-Eye (NTE) bezeichnet.

Auch die Einsatzgebiete von Mikrodisplays lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Einmal das große schon genannte Einsatzgebiet der Projektoren oder Beamer und zum anderen das der Head-Mounted-Displays in Form von Brillen. Das HMD, quasi ein Miniprojektor, wird vor dem Auge getragen. Das Bild wird vor der Netzhaut des Trägers abgebildet und zwar so, dass dieser den Eindruck hat, als würde es sich etwa einen Meter entfernt befinden und das z.B. in der Größe eines 20"-Bildschirms.

Die verschiedenen Displaytechnologien lassen an Hand der unterschiedlichsten Realisierungen und Parameter die Breite der Einsatzmöglichkeiten erahnen. Gerade diese Fülle an zu berücksichtigenden Werten gestaltet jedoch die Wahl eines passenden Displays als schwierig. Schon im Vorfeld sollte die Entscheidung für ein bestimmtes Display gut überlegt sein, denn von dessen Eigenschaften hängt die Funktionalität des späteren Geräts zu einem wesentlichen Anteil ab. Ist beispielsweise die physikalische Schaltzeit eines Displays zu gering, lässt sich dies durch keine Maßnahme seitens der Elektronik kompensieren. 2

Begriffserklärung

DMD – Digital Micromirror Device
ELD – Elektrolumineszenz-Display
HMD – Head-Mounted Display
MD – Mikrodisplay
MEMS – Micro-Electronic-Mechanical-System
NTE – Near to Eyes
PDA – Personal Digital Assistant
QVGA – Quarter Video Graphics Array
VFD – Vakuum-Fluoreszenz-Display

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